第一代恒星的形成

通过研究宇宙微波背景，我们知道宇宙起初非常简单。它大体上是均匀且各向同性的，带有可用线性扰动理论描述的小涨落。与之形成鲜明对比的是，当今宇宙在广阔的长度与质量尺度上高度结构化。在走向日益复杂的演化中，第一代恒星的形成标志着一个主要的转变事件。第一代恒星，即所谓的第三星族（或Pop. III）恒星，由真正无金属的原始气体构建而成。长期以来人们认为它们寿命短暂、孤独生存，每个晕中仅形成一颗大质量恒星。然而近年来这一简单图像经历了实质性修正，我们现在认识到早期宇宙中的恒星诞生与当今的恒星形成一样具有复杂性。在本章中，我综述该领域的现状。我首先介绍恒星形成理论的基本概念，并讨论被认为Pop. III恒星形成的典型环境。接着我论证，在晕中心形成的吸积盘很可能发生碎裂，导致形成具有宽泛质量范围的星团，并推测这一过程如何受恒星反馈、磁场存在、暗物质湮灭的能量注入以及重子与暗物质间大尺度流动速度的影响。最后，我讨论来自高红移观测以及来自银河系及其卫星星系中极贫金属星搜寻的对Pop. III恒星形成的直接与间接限制。